Biofísica Apunts part enric PDF

Preview

Summary

Download Biofísica Apunts part enric PDF

Description

NEUROCIÈNCIA

NEUROCIÈNCIA

NEUROCIÈNCIA

potencial d’acció TED: Ultrasound surgery -- healing without cuts MPD (misfolding protein disease): son malalties causades per proteïnes mal plegades. Són considerades malalties neurodegeneratives però no ho són. Ex: Alzheimer, demència, parkinson, ELA, etc… En el SN central, el medi el fa inaccessible a moltes substàncies i medicaments perquè hi ha la barrera metaloencefàlica. És una barrera útil perquè protegeix al SN de toxines però és difícil tractar les malalties ja que no deix passar medicaments. Per treure tumors al cervell s’han de danyar les parts del voltant del tumor (operacions). En molts casos la quimioteràpia no es pot fer, sinó que es fa radioteràpia. Es pot tractar: augmentant la T. Gràcies a la membrana cel·lular hi ha vida ja que sinó no podríem estar separats. A més, dona hidrofobisme (força perquè membrana es mantingui tancada). Les proteïnes tenen tendència a adoptar la seva forma nativa, que és la de mínima E. Les xaperones i xaperonines son proteïnes que ajuden a la resta de proteïnes a plegar-se millor. Quan les cèl·lules pateixen estrès (medi canvia), les proteïnes tenen dificultat per plegar-se bé. S’activen les HSP (heat shock proteins) per ajudar al plegament. Si una cèl·lula té proteïnes mal plegades, la cèl·lula ho pot saber ja que, una proteïna ben plegada té els residus hidrofòbics al centre i una mal plegada no. La cèl·lula utilitza un sistema genèric (serveix per identificar totes les proteïnes mal plegades). Les proteïnes que tenen els residus hidrofòbics fora s’enganxaran amb altres que també estan plegades. Aquestes entren en una xaperonina que té una butxaca hidrofòbica (i no permet a la proteïna sortir). Hi ha ATPases que s’enganxen a la proteïna mal plegada i es tanca la butxaca. La butxaca pateix un canvi conformacional, i es queda la proteïna mal plegada rodejada de residus hidrofílics, llavors la proteïna mal plegada es pot plegar bé perquè ve l’aigua. La força de les interaccions hidrofòbiques son molt importants per mantenir la vida ja que son molt fortes. La entropia té efecte en hidrofobisme. Es fan porus a les membranes per generar gradients de concentració. Els canals iònics s’obren i es tanquen però en els transportadors/bombes el que entra/surt interactua amb el transportador. -

Difusió simple. Difusió facilitada: son difusions acoblades. Transport actiu: ho fan les bombes, necessiten E.

Susan Lee Lindquist: senyora que sap de proteïnes o nose

NEUROCIÈNCIA

NEURONA Les neurones són les estructures bàsiques del SN. Hi ha molts tipus de neurones diferents, tenen diferents morfologies: soma, axó, nodes de Ranvier, cèl·lules de Schwan, dendrites (mirar BA).

Les neurones es troben rodejades de diferents cèl·lules segons si es troben en: -

SNC: neurones rodejades per oligodendròcits, s’enganxen a les neurones. SNP: neurones rodejades per cèl·lules de Shawan, recobreixen neurones.

TED: what is so special about the human brain.

POTENCIAL D’ACCIÓ (PA) La neurona té bombes que generen un gradient electroquímic, té canals que permeten el pas de molècules. Els canals son de 2 tipus: canals iònics sensibles a voltatge (s’obren com a resposta a un canvi de potencial) i transportadors. El potencial de repòs és de -61 mV, és una dada d’un sol tipus de neurona. A través de les dendrites es pot generar el PA. Les neurones reben aferències per les dendrites, llavors passen el PA. Si aconsegueixen que el PA passi a -40, llavors s’obren canals de Na i després els de K. Un cop oberts els canals, es produeix una despolarització de la cèl·lula. La bomba sodi/potassi tendirà a arreglar això. Quan arriba a -70 es dona el període reflectari: dona direccionalitat al PA, cap a les dendrites. Es produeix quan el potencial de repòs és d’uns -70, després de la despolarització.

NEUROCIÈNCIA

La neuroplasticitat és la capacitat de canviar. Permet aprendre, recordar, psicomotricitat bàsica. Uns dels indicadors de plasticitat neuronal és la substància de Nissl. Un cop s’activa la sinapsis es produeix una síntesis de proteïnes que es col·loquen en la neurona per reforçar aquest aprenentatge. Quan fem algo nou, s’engega el circuit, costa més. Al cap del temps, el circuit està generat i les proteïnes han fixat i reforçat la sinapsis i pràcticament et surt automàtic. La dendrita de la neurona té una sèrie de prolongacions (espines dendrítiques) que quan utilitzem molt, van creixent o decreixent. Si s’utilitza molt, creixen i les proteïnes sintetitzades reforcen la unió amb una altra neurona, deixant-la fixa, sense poder decréixer. Memòria: replicativa (coneixements que adquirim d’una altra perosna) i no replicativa (coses que aprenem a fer). TED: Experiments that point to a new understanding of cancer Amb la conducció saltatòria, permet que el PA salti d’un node de Ranvier a un altre (part sense mielina). Ja que si el PA ha de passar per tot l’axó i és lent. No tots els axons estan recoberts de mielina El RNA d’interferència genera RNA que serveix per regular la traducció.

neurofisiologia La neurofisiologia s'encarrega de l'estudi funcional de l'activitat bioelèctrica del sistema nerviós central, perifèric i autònom. TED: A second opinion on developmental disorders.

sinapsis La sinapsis és un espai de comunicació entre neurones. Hi ha la sinapsis química i la sinapsis elèctrica. Otto Loewi va descobrir els neurotransmissors (substàncies química que pot canviar l’activitat d’un múscul). Tenim sinapsis elèctrica en el bulb raquidi perquè s’encarrega de la respiració. -

Elèctrica: té gap junction, és més ràpida, té menys neuroplsticitta, també serveix per senyalització intercel·lular (no només PA) i es dona en llocs específics. Química: es dona en canals sensibles a V o depenents de lligands. Es dona en neurones presinàptiques, postsinàptiques i en l’esquerda sinàptica. Provoca que s’obrin canals de calci i així es passa el PA.

NEUROCIÈNCIA

NEUROTRANSMISORS Nervi vago: forma part del sistema parasimpàtic. Quan s’estimula el nervi, el cor estarà en una freqüència cardíaca baixa (bradicardia). Tipus: -

Neuropeptids: més grossos. Més difícilment reciclables Neurotransmissors de molècula petita: més fàcils de reciclar, per exemple l’acetilcolina. o Metabotròpics: associats proteïnes G. Modulen la resposta més que provocarla. o Ionotròpics: obren un canal i donen resposta.

‼Criteris de definició de neurotransmissors: -

Han d’estar a la neurona pre-sinàptica. Alliberació voltatge-ca depenent. Ha de tenir receptors específics a la neurona post-sinàptica.

La regulació dels neurotransmissors es dona per feedback negatiu. Quan a la neurona postsinàptica hi ha molta concentració de neurotransmissor, s’enganxen tant en la postsinàptica com a la presinàptica. Això és senyal de que hi ha molta quantitat de neurotransmissor i s’atura l’alliberament per retroalimentació negativa.

RECEPTORS Els receptors post-sinàptics son canals iònics sensibles a lligand. Segons l’especificitat entra un o altre ió i donen diferents respostes. El sodi desenvolupa un PA i el clor inhibeix la transmissió de l’impuls.

sistema glinfàtic Barrera hematoencefàlica: protegeix el SN, no és un teixit. Té diferents funcions. Està formada per l’endoteli vascular. És un sistema cel·lular especialitzat present en el cervell dels vertebrats terrestres (tetràpodes) que separa la sang sistemàtica circulant del fluid extracel·lular cerebral en el SNC. Serveix per mantenir l’homeòstasi del cervell gràcies a la permeabilitat (altament selectiva) que permet el pas de nutrients i l’expulsió de residus. En arribar nutrients i oxigen, es passa de l’arteriola al capil·lar i a la vena. En el capil·lar es produeix un intercanvi de substàncies que depèn de la P hidrostàtica que donen les venes, dels gradients osmòtics i de la P col·loidal o oncòtica dins i fora dels capil·lars. Els vasos sanguinis estan compostos per cèl·lules específiques (cèl·lules endotelials). Segons el teixit, les EC estan unides de diferent manera. Formen unions estretes (tight junction) amb els capil·lars. Son una xarxa de proteïnes transmembranes que formen adhesions entre cèl·lules. Les gap junction es troben en la sinapsis elèctrica. Els astròcits son cèl·lules que ajuden en l’intercanvi de substancies (tenen braços).

NEUROCIÈNCIA

Un edema és una acumulació de líquid a l’espai intersticial i és molt difícil de treure. El sistema glinfàtic és una via que consisteix en una ruta d’entrada per al líquid cefalorraquidi a la parènquima cerebral. Està acoblada a un mecanisme de neteja per a eliminar el líquid intersticial i soluts extracel·lulars dels compartiments intersticials del cervell i de la medul·la espinal. Hi ha un 1% del líquid que passa per el líquid cefalorraquidi que no hi torna per la vena, llavors aquest s’acumula. Necessitem el sistema glimfàtic ja que fa funció de drenatge. El SNC no té sistema limfàtic, té el sistema glinfàtic. S’explica dient que si hi hagués el sistema, no hi cabria tot. L’encèfal, per lliurar-se de residus sense el sistema,

TED: One more reason to get a good night’s sleep. Quan dormim, hi ha un influx de líquid cefalorraquidi per tots els racons intersticials per recollir les substàncies de rebuig. En aquest moment, les neurones es fan més petites, això implica un canvi de superfície de tamany cel·lular on pot haver una activació del citoesquelet per provocar l’encongiments o la excreció de soluts i líquid fent que quedin més petites. YT: Blood Brain Barrier. Les substàncies rares (droga) entra al cervell perquè son liposolubles. Les aquaporines son canals transmembrana que principalment transporten aigua, passen molècula a molècula pels porus que formen en la membrana. Tenen una forma com de rellotge de sorra, quan la molècula d’aigua arriba a la meitat del canal fa mitja volta. Es poden activar i desactivar. També poden exterioritzar-se o no, poden estar dins la cèl·lula i exterioritzar-se a la membrana. Això ho poden fer també els receptors de la glucosa. En els astròcits hi ha la aquaporina-4. Es troba en el SNC. La aq-4 està dins la cèl·lula i s’exterioritza. Les aquaporines estan formades per 6 hèlix α i estan organitzades en grups de 4 pel centre de les quals passa l’aigua. Quan es parla de partícules sub-atòmiques s’entra en la mecànica quàntica. Les lleis de la termodinàmica no funcionen. TED: The brain may be able to repair itself -- with help.

sistema i teixit muscular La actina no només es troba en el múscul. En algunes cèl·lules només manté l’estructura (citoesquelet) i en altres cèl·lules, la actina és molt activa. L’actina té direccionalitat, així sap cap a on va. YT: The Role of Actin in Cell Motility [3D Animation]. TED: Dance vs. powerpoint, a modest proposal.

NEUROCIÈNCIA

El teixit muscular és un teixit especialitzat en la transducció energètica (passa E química a mecànica). En els músculs, la transducció d’E es dona per interaccions actina-miosina (es gasta ATP). Hi ha altres tipus de moviment cel·lular realitzat per altres proteïna. Com per exemple motors cel·lulars que porten les vesícules (A Day in the Life of a Motor Protein). What is Kinesin? Ron Vale Explains. The wonders of the molecular world, animated.

ACTINA-MIOSINA L’actina i la miosina son les principals proteïnes musculars però també n’hi ha d’altres (com les que s’associen a elles). El moviment generat pels músculs depèn de les interaccions entre aquestes proteïnes. L’actina és un polímer helicoidal (monòmer globular). Té proteïnes associades: tropomiosina (proteïna filamentosa) i troponines I, C i T. La tropomiosina tapa els llocs d’unió de l’actina amb la miosina i les troponines destapen els llocs en presència de calci. Té direccionalitat, permet saber si es va en direcció anterògrada o retrògrada. La miosina està formada per sis cadenes polipeptídiques: dues cadenes pesades i 4 lleugeres. Les cadenes pesades si lleugeres es defineixen així per tal d’estudiar-les, segons les proteases utilitzades es fan diferents talls en la miosina. El lloc on ataquen les proteases son els llocs que tenen molt de moviment perquè tenen un gran accés (més graus de mobilitat, com els llaços). Té una estructura de braç flexible: tripsina.

Hi ha diferents tipus de teixit musculars: -

Múscul estriat: en el microscopi es veuen ratlles. o Esquelètic o Cardíac Múscul llis: recobreix endoteli vascular, artèries, sistema digestiu…

NEUROCIÈNCIA

MÚSCUL ESTRIAT ESQUELÈTIC Està format per fibres musculars que son cèl·lules polinucleades. Els nuclis son excèntrics. I té una placa motora per fibra. Cada fibra muscular té moltes miofibril·les (paquets d’actina i miosina). Llisquen unes sobre les altres. El mecanisme és el mateix que utilitzen els motors cel·lulars. La miosina, quan troba un lloc lliure, s’enganxa a l’actina i la mou. Hi ha un sistema de túbuls T que transmeten la diferència de potencial a la fibra muscular. així es poden coordinar els moviments. Aquests sistema està connectat al reticle sarcoplasmàtic, la seva funció és acumular caci. Quan està ple i arriba un impuls nerviós (diferència de potencial), s’obren els canals de calci sensibles a voltatge i surt calci al citoplasma. El calci s’enganxa a la troponina C, deixa lliures els llocs d’unió i la miosina s’uneix a l’actina. El sarcòmer és la unitat funcional de la cèl·lula muscular.

• Contracció muscular YT: Contracción Muscular - Ciclo de Puentes Cruzados. Alila Medical Media Español.

El pas de ATP a ADP permet a la miosina doblegar-se durant la contracció muscular. Rigor mortis: el ATP és necessari per la relaxació muscular. quan es gasta tot, el cos queda en contracció. Passa unes hores després de la mort. A vegades es pot donar just després de la mort, es pot donar quan en el moment de la mort hi ha molta tensió.

MÚSCUL ESTRIAT CARDÍAC Hi ha cèl·lules musculars ramificades, i poden ser mono o binucleades (nucli central). Estan unides amb discs intercalars. Aquestes cèl·lules tenen una forma especial que té a veure amb la manera de funcionar del cor. No es contrau tot el cor alhora, ha de ser com una onada. El cor té 4 càmeres. Per aconseguir que el cor s’ompli i es buidi ràpid, hi ha d’haver un procés actiu. Teoria de la banda miocàrdica: explica com s’omple el cor ràpid. Aconsegueix fer-lo com una fulla plana, seguint les fibres. No son músculs junts, sinó tot el teixit enrotllat.

NEUROCIÈNCIA

MÚSCUL LLIS Hi ha cèl·lules mononucleades (nucli central). Les miofibril·les tenen una disposició especial. En les artèries hi ha musculatura associada, en les venes no. Les venes son vasos de contenció i les artèries son vasos de pressió. Hi ha un tipus especial de contracció ja que hi ha més presència d’actina que en la musculatura estriada i la organització intracel·lular és en forma de xarxa. Hi ha com diferents estats d’activació. Es dona la fosforilació de cadena lleugera de miosina (canvi conformacional) i no depèn del lloc d’unió amb l’actina.

alzheimer És un problema de funcionament de proteïnes. hi ha dues proteïnes principals: -

Trossos de proteïna transmembrana: en la membrana tenen forma d’hèlix α. Quan no es troben en la membrana formen tires beta, s’ajunten totes i formen β-amiloides. Proteïna TAU (proteïna filamentosa): son com brides que ajuden a que diferents estructures es mantinguin fermes. Per exemple, es troba al voltant de microtúbuls. Té 11 isoformes, és molt complexa. També es pot fosforilar, això implica disrupció de la seva estructura.

No se sap la relació entre aquestes dues proteïnes. Profe creu que la TAU és conseqüència d’un estat cel·lular raro (causat per amiloide). TED: Alzheimer's is not normal aging — and we can cure it.

sistema nerviós Tenim receptors que detecten substàncies químiques i generen un impuls que interpretem com una sensació. En el cas de l’olfacte, hi ha receptors dins l’epiteli nasal (detecten olors). També hi ha cèl·lules mare, així es poden substituir. Quan es moren uns receptors, poden ser substituïts per nous receptors o neurones utilitzant les mateixes vies que s’han utilitzat per degradar-se. Es classifica en: -

-

SNC: encèfal (hemisferis, encèfal i cerebel) i medul·la espinal. Hi ha les cèl·lules: o Oligodendrocits (mielina) o Astòcits (barrera hematoencefàlica) o Micròglia (fagocitosi) o Cèl·lules ependimàries (ventricles, epèndim) SNP: nervis cranials, nervis espinals, nervis autònoms i ganglis associats. Hi ha el aferent i l’eferent. Hi ha les cèl·lules: o Cèl·lules de Schwan (mielina) o Amficits (barrera hematoencefàlica) o Cèl·lules capsulars (envolcalls ganglis)

NEUROCIÈNCIA

FUNCIÓ Es transforma E a impulsos nerviosos. El SN fa interpretacions de coses que passen, hem entrenat el SN per entendre-ho. La informació s’envia per vies aferents mentre que es rep per vies eferents. Hi ha receptors específics que responen a estímuls. Els receptors processen la informació, passa per certes àrees de projecció específiques i de reconeixement en l’escorça cerebral fins poder processar una imatge o d'informació. Una substancia química s’uneix al seu receptor i això provoca que un canal s’obri. Solen ser canals de sodi. Els receptors de tacte o pressió estan muntats en estructures que fan obrir canals. Els fotons (llum) estimulen. Tenim unes àrees anomenades homuncles en el cervell encarregades o que representen els receptors que hi arriben o hi tenim. Els humans tenim molt sobre representada en quant a sensacions les mans i la cara. Els humans tenen molts sensors a la cara ja que les expressions facials són la forma més habitual de comunicació. -

Homuncle sensorial: sensors de cara, mans, laringe.. Homuncle motor: mans, cara…

NEUROCIÈNCIA

ULL És l’òrgan de la visió i està compost per diferents capes. Dins de l’ull no hi ha res que mantingui l’estructura. És una estructura rodona suportada ella mateixa.

Té diferents parts: -

-

Capa fibrosa: formada per col·lagen, hi ha capes molt ordenades (còrnia, transparent), les parts desordenades (escleròtica, blanca). Envolten l’ull, fent una cambra fosca. Part vascular: zona de vasos com coroide i iris (serveix per deixar passar més o menys quantitat de llum segons la dilatació de la pupil·la). La dilatació es fa per fibres musculars radials, enervades pel SN simpàtic (dilatació) o parasimpàtic (contracció). Darrere l’iris tenim el cristal·lí (lent enganxada a uns lligaments i musculatura que tira d’ella per enfocar). Part posterior: tenim una espècie de gel que dona consistència i forma a l’ull. És l’humor vitri. Darrere tenim la retina o teixit receptor, nerviós.

Un glaucoma és un augment excessiu de pressió intraocular. Darrere l’iris hi ha els cossos ciliars que produeixen humor aquós (diferent al vitri, més líquid, com aigua). Es drena el voltant, a l’angle iridocorneal (entre l’iris i la còrnia). Si el tenim molt tancat, costa drenar però el cos ciliar no ho sap i fabrica molt líquid i la pressió augmenta molt. La pressió comença a comprimir l’humor vitri i cap enrere i redueix l’entrada de sang per l’artèria òptica. La falta de reg sanguini és mort cel·lular, pèrdua de visió o fins i tot de l’ull. Solucions: -

Fregir els cossos ciliars. Reforadar l’angle. Posar una pròtesis per drenar l'excés de pressió. Gotes per reduir la pressió.

• Retina Té dos tipus de fotoreceptors, els fotoreceptors agafen la informació lumínica. -

Cons: tenen uns pigments específics que detecten colors específics. Es difícil saber si els colors els veiem tots per igual. Bastons: detecten si hi ha llum o no.

‼YT: Phototransduction. TED: This computer is learning to read your mind. TED: How I taught rats to sniff out land mines.

NEUROCIÈNCIA

FUNCIÓ MOTORA S’inicia en àrees motores del còrtex cerebral, excepte els reflexos. Asturquimica: massa del fotó. TED: The paralyzed rat that walked. TED: How early life experience...